插電式電動車（PEV）在配電網的滲透率分析及對配電網的影響

彭素江 周紅蓮 曹新慧 趙軍

摘 要：根據節能節能減排的要求，能夠有效替代燃油汽車的插電式電動車（PEV）會逐步增多，對配電網的影響也逐步加大。在此背景下，本文研究一種插電式電動車（PEV）的不同滲透率對配電網的影響。以實際的系統為樣本案例，研究不同PEV滲透率條件下對配電網的影響，同時研究了如何協調PEV充電之間的關系，從而降低對配電網的影響程度。算例結果驗證了方法的有效性和實用性。

關鍵詞：配電網 滲透率 插電式電動車

中圖分類號：TM72 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）02（a）-0072-02

目前的配電系統結構是有能力適應不協調PEV的低滲透水平充電，然而，PEV市場的加速增長是預計在未來幾十年會導致更高的滲透率，額外的能源消耗可能增加相當多的在配電網上加載[1，2]。這樣的增加將會產生重大后果：熱過載，更高損耗，電壓限制違規，局部變壓器退化，以及高次諧波失真。因此，在配電網絡中PEV滲透率也很高，并控制和監控PEV充電，這被稱為協調收費，升級當前的系統基礎設施從而可以適應不協調的充電。

在文獻[3]中，一項研究確定了PEV的最佳滲透，然而使用的PEV充電模式是簡單，假設充電時間是剛性，PEV的作用對配電系統電能質量進行了調查。在文獻[4]中，所有的電池充電被認為是相同的開始時間和持續時間。消費固有的變異性，使人員習慣因此在文獻[3]和[4]中被忽略。該智能計量和需求側管理在分銷中的優勢系統在文獻[5]中進行了研究，其中包括考慮協調PEV充電。研究人員認為100英里以內的所有行程將以電動方式駕駛。

然而，以上研究并沒有研究不同PEV滲透率條件下對配電網的影響。為此，本文研究了不同的PEV滲透率對配電網的影響以及如何協調PEV的充電。

1 樣本案例介紹

總線12.66kV系統探討如圖1所示，作為研究案例。該系統包含一個混合的住宅，商業工業客戶份額的23%、67%、10%，系統數據和類型顧客，假定電壓限制是5%的標稱值，該系統的總峰值負載為4.37MVA。

PEV計費模式中使用的數據來自英國國家旅行調查局。PEV充電模式考慮的目的是充滿電。對于所有旅行，道路等級被采用，正常分布在-8%和8%。假設20年研究期間PEV滲透率最低為1%，線性增加，直到研究期末達到20%，假設PEV在家中充電，使得系統上的PEV額外負載僅位于住宅，即該組PEV母線與一組住宅負載總線相同。

所有系統總線都被假定為候選人可派遣和PVDG連接。對于WDG，只有34、35、36、37和38班車被認為是候車總線。WDG和PVDG輸出功率基于中央中心分選過程離散為6個狀態。

2 分析結果與討論

周末的消費高于平日的消費，周末的晚些時候出現了消費高峰：在下午5點之前和下午6點，而不是下午4點到下午5點。在工作日也可以觀察到，在下午7點之前和晚上10點的時間內產生相對較高的消費，這是由于周末長途旅行的概率較高。考慮到旅行和環境溫度，對消費的量來說是顯著的。7月份，由于日間旅行時間長，空調使用量增加，峰值較高。另外，3月份的消費高峰期從下午4點開始，到7月5日下午5時，峰值轉移到6點之間。下午7點由于7月份的日間工作時間較長，與教育有關的旅行較少，司機往往比3月份晚回家。與教育有關的旅行也導致3月份凌晨1點之間發生的峰值相對較低，與PEV充電相關的排放量減少，允許的最小PEV滲透量的總排放量減少了21.4%。如果系統中允許的滲透率擴大，則可以增加該百分比，這在下一種情況下可以看出，對于正在研究的系統，總體系統成本和排放值假設為重要，峰值負載為4.37MVA。

3 結語

為了協調PEV充電是足夠的，仍然需要不協調的PEV充電的過渡期。所提出的方法可以幫助不發達國家更好地評估PEV對他們的系統的影響，使他們能夠在部署充電協調基礎設施之前收集關于PEV充電需求的更多信息。

參考文獻

[1] U.S.Environmental Protection Agency. [EB/OL].http：//www.epa.gov/climatechange/Downloads/ghgemissions/.

[2] D.Wu，D.C.Aliprantis，and K.Gkritza.“Electric energy and power consumption by light-duty plug-in electric vehicles[J].IEEE Trans.Power Syst.，2011，26（2）：738-746.

[3] A.H.Hajimiragha，C.A.Canizares，M.W. Fowler，et al.A robust optimization approach for planning the transition to plug-in hybrid electric vehicles[J].IEEE Trans.Power Syst， 2011，26（4）：2264-2274.

[4] J.C.Gomez，M.M.Morcos.Impact of EV battery chargers on the power quality of distribution systems[J].IEEE Trans.Power Del.， 2003，18（3）：975-981.